一種主體結構制造技術

本發明專利技術屬土木工程結構領域。主體結構采用了A節點預制整體箍筋籠架，B鋼管混凝土結構箍筋節點，C預制套管，D“無機非金屬纖維或纖維增強復合材料(FRP)或先進復合材料(ACM)”，E“金屬與非金屬纖維復合材料，F“大幅度提高節點箍筋的最小配筋率特征值λv或者體積配筋率ρv”，G鋼結構中的相變吸熱降溫防火系統，H有密封層、密封體的防水軟化的空心樁基礎，J有薄剛筒的套固基礎，K后補套箍節點，L后補填芯樁身等11種新結構形式。A、K和F解決混凝土的柱軟節點，B解決鋼管混凝土結構的軟、貴、防火、防腐，C、E解決鋼筋混凝土柱柱身肥胖，G解決鋼結構防火和貴，H、L解決管樁基滲水軟化，J解決充利用巖土大大降低基礎造價等等這些難題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種主體結構，屬土木建筑工程的結構領域。
技術介紹
土木建筑工程主體結構包括有上部結構和下部基礎；其類型主要包括有混凝土結構、鋼筋混凝土結構、鋼管混凝土結構、磚石混凝土結構、復合纖維混凝土結構、鋼結構；主體結構包括有樁、柱、桿、墻、梁、板、節點主要構件。主體結構現存在有以下6大難題。1、在鋼筋混凝土結構中，柱節點存在“軟節點”難題。柱節點設計施工質量的好壞， 關系到整個結構體系的安全。理論上講節點剛性剛度要比柱、梁、板強，可在實際工程中，節點剛性是最小的、最軟弱的和柔性的，即存在大量的“軟節點”難題。從2008年汶川地震中發生的許多框架結構建筑物由于節點破壞而倒塌情況來看，其抗震性能比較低的原因就是 “軟節點”難題。造成大量的“軟節點”難題的主要因素有以下2點第一、是為了施工快， 少放甚至漏放、不放節點部位的加密箍筋(箍筋間距小于100毫米)。因為節點部位的梁柱縱筋多，柱節點加密箍筋綁扎、入位施工都比較困難。所以絕大多數柱節點加密箍筋少放，甚至漏放、不放加密箍筋；而且加密箍筋間距過大，間距不勻，高低不平；箍筋閉合處未錯開布；箍筋的綁扎少扣、漏扣、松扣。這種情況必然要出現“軟節點”難題。第二、是為了施工簡單方便，柱與梁、板采用同一標號強度的混凝土同時澆筑。設計上柱砼標號強度要高于梁、板砼標號強度。由于工序多、作業復雜，實際上很難采用兩種標號強度的混凝土同時澆筑。結果使柱節點的整體剛度沒有高過梁、板的整體剛度，出現了“軟節點”難題。第三、 是現有的設計標準規范制定的柱節點的整體剛度比較偏低。從汶川地震中發生的許多框架結構建筑物塑性鉸節點破壞而出現的“強梁強板、弱柱、軟節點”的情況看出由于樓面整體剛度作用大，框架結構的“弱梁、強柱、剛節點”的設計機理很難做到和保證實現。所以，現有的《混凝土結構設計規范》GB50010-2002,《建筑抗震設計規范》GB50010-2002、定《高層建筑結構技術設計規程》KGK3-2002規定的水平向箍筋的體積配筋率P ν和最小配筋率特征值λ ν較低，需要提高到1. 2-2倍以上。2、在鋼管混凝土結構中，柱存在“軟節點”、“濫節點”、“貴節點”難題。在鋼管砼柱節點設計和施工中，最大難點在于節點選型和處理?，F有鋼管砼柱節點有幾十種。由于節點鋼管的存在，無論那一種形式的鋼管砼節點，都不能滿足梁、板鋼筋自由進出節點的靈活性。節點鋼管開得洞口太多、太大，就會大大消弱節點鋼管的套箍約束作用，降低節點砼強度和節點剛度。若采用增加節點鋼管壁厚、節點鋼結構、節點砼環梁、節點砼雙梁等附加構造措施，既增大加工、施工的難度，又增大鋼材砼量，還使節點成本成倍增加。此外，鋼管和梁砼的界面沒有抗剪切能力。因此鋼管混凝土柱與現澆鋼筋混凝土梁、板的連接節點構造就成為一個值得深入研究探討的難題。事實上能否設計出一個既安全可靠又經濟合理的節點型式，已經成為制約鋼管柱結構在高層建筑中應用的“瓶頸”。綜上2點所述，“軟節點”難題造成了許多嚴重質量事故和事故隱患其一、造成許多建筑物使用中出現梁柱節點處的砼開裂和裂縫質量事故；其二、“軟節點”開裂和裂縫會導致鋼筋銹蝕，進而減少框架結構的壽命；其三、“軟節點”降低了框架結構抗震能力，埋伏下建筑物在發生地震時要倒塌隱患。因此，迫切需要設計出一個既安全可靠、又經濟合理的節點型式，以破解梁柱“軟節點”的“瓶頸”難題。3、鋼管混凝土柱克服了鋼筋混凝土柱“柱身肥胖”難題，但是鋼管混凝土柱又出現 “防火難”、“防腐難”和“防護貴”的難題。當高層建筑的柱子采用普通鋼筋混凝土柱時，由于抗震延性的要求，柱截面受軸壓比限制，由此設計所得的柱截面尺寸往往較大，即存在“柱身肥胖”難題。采用鋼管混凝土柱子可以解決“柱身肥胖”難題，柱截面尺寸可大為減少，但是又出現了鋼管的“防火難”、“防腐難”和“防護貴”難題。例如采用涂刷防火涂料，始終面臨一個耐久性的問題，即涂料層每隔若干年就需要補漆維護，這給建筑使用帶來了一些不便。例如采用外包混凝土保護層，厚度一般要IOOmm以上，這使采用鋼管混凝土柱可使柱截面減少所帶來的好處被抵消了一部分。還有外包混凝土保護層需要掛鋼絲網，外抹水泥砂漿，施工難，成本大。另外，大直筋鋼管內還需要增加內壁釘、環、隔板，以增加鋼管和砼的界面的傳遞剪切能力，又大大增加了工藝難度。4、在鋼結構中，也存在“防火難”、“防腐難”和“防護貴”難題。傳統的建(構) 筑物的鋼結構都采用截流防火方法，即在鋼結構承重構件外包覆一層防火材料截斷熱源熱流，防止鋼材受熱升溫軟化失效。這種方法有下述缺點第一、截流防火方法的耐火時間短， 一般在1-2個小時之間，因此不能從根本上解決金屬結構的長時間耐火難題；第二、外包覆防火材料不耐久耐用，時間一長便會脫落和失效。在“911”事件中，美國世界貿易中心兩座鋼結構大樓在失火一個小時左右相繼倒塌，它典型地暴露出建(構)筑物的鋼結構防火截流方法存在致命缺陷。第三、截流防火方法的成本比較高，一般防火保護部份的費用約占建 (構)筑物鋼結構造價的30%;第四、防火措施和材料功能單一，不能多功能綜合利用，降低和節約費用。綜上2點所述，與普通鋼筋混凝土結構相比，鋼管混凝土柱和鋼結構的綜合優勢就大大降低了。因此，迫切需要設計出一種既、安全可靠耐用、又功能多用途大，還經濟合理低價和高性價比的鋼結構防火技術，以破解制約鋼結構、鋼管混凝土結構發展的“防火難”、 “防腐難”和“防護貴”難題。5、現有的預制混凝土樁(尤其是空心樁、管樁)樁基礎中，經常出現由于存在大量的“滲漏水”情況，造成樁底端持力層遇水增濕軟化現象，并且導致樁端端阻力和樁端側摩阻力大大減少，造成樁基礎承載力后期減少甚至喪失?！皾B漏水”嚴重削弱了管樁基礎、 以及整個建筑物的安全穩定，造成了許多嚴重質量事故和事故隱患。其原因有二 第一、由于持力層設置在容易遇水增濕軟化的持力層(即風化巖土層的較淺層部分)中，樁體裂縫滲水進入產生了持力層軟化現象。混凝土樁體在制造、施工過程中產生有大量的新舊裂縫 (其中有1、管樁端頭板面與樁身砼面界面的分離裂縫；2、貫通樁壁的砼樁身裂縫；3、焊縫裂隙)以及空心樁上開口和下開口，使進入樁芯(樁體內的空腔)的豐富地下水穿過貫通空心樁下部樁體的裂縫、樁芯滲出樁體，然后流入樁底的持力層。再因為持力層受到樁尖劇烈沖壓時，會出現重塑、碎裂和相當于風化程度更加增大等構造變形變化，更容易產生遇水增濕軟化現象(如持力層是全風化巖土層、強風化巖層，即軟質巖中的軟巖，極軟巖，非飽和狀態的土)，因此，在現有的空心樁技術中，尤其是預制混凝土空心樁和預應力高強混凝土空心樁(如空心方樁、空心管樁、空心組合樁)存在后期承載力大幅度降低問題。第二、由于樁工機械和施工工藝落后。樁工機械的打擊、壓擊不能夠使樁底端穿透容易軟化的持力層，進入不軟化的持力層，根本上消除產生軟化持力層的條件。不軟化的持力層是風化巖層的較深層部分，如持力層是中風化巖層、微風化巖層(即較軟巖、較硬巖、堅硬巖)。6、在現有的基礎技術，尤其是樁技術中，存在下列不足①樁孔不是擠壓形成的， 摩擦阻力?。虎趯^硬巖土的擠擴擠密程度低，因而地基承載力小；③由于泥漿、縮徑等原因，樁身沒有采用高強性能混凝土 ；④大量采用人工材料，原有巖土得不到充分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種主體結構，它包括有上部結構和下部基礎；上部結構包括至少有下述其中一種構件，柱、桿、墻、梁、板、節點；其中的柱身或梁身在長度方向包括有節點段、端頭段、中間段，其端頭段靠近節點部位，端頭段的一端連接節點段，端頭段的另一端連接中間段；其特征在于：主體結構包括至少有下述其中一種材料結構類型，混凝土結構、鋼筋混凝土結構、鋼管混凝土結構、磚石混凝土結構、復合纖維混凝土結構；在其中的混凝土結構、鋼筋混凝土結構、磚石混凝土結構中，包括至少有下述其中一種部件，混凝土（１）、主筋（２）、箍筋（３）、構造筋（４）、后補抗拉材料（５），其中的箍筋（３）包括至少有下述其中一種箍筋，外圈箍筋（３．１）、復合箍筋（３．３）、拉筋（３．３）；其中的主筋（２）、箍筋（３）、構造筋（４）、后補抗拉材料（５）包括至少有下述其中一種材料，鋼材、鋁材、銅材、無機非金屬纖維材料、纖維增強復合材料（ＦＲＰ）、先進復合材料（ＡＣＭ）；主體結構還包括至少有下述其中一種結構，Ａ種結構、Ｂ種結構、Ｃ種結構、Ｄ種結構、Ｅ種結構、Ｆ種結構、Ｇ種結構、Ｈ種結構、Ｊ種結構、Ｋ種結構、Ｌ種結構；此外：在Ａ種結構中，其主體結構包括有預制整體箍筋籠架（９）；在Ｂ種結構中，其主體結構采用的鋼管混凝土結構中還包括有箍筋（３）或者預制整體箍筋籠架（９）；其箍筋（３）或者預制整體箍筋籠架（９）設置在在鋼管混凝土結構的柱的節點段；在Ｃ種結構中，其主體結構還包括有預制套管（１０）；在Ｄ種結構中，其主體結構的主筋（２）、箍筋（３）、構造筋（４）材料至少包括有下述其中一種材料，無機非金屬纖維、纖維增強復合材料（ＦＲＰ）、先進復合材料（ＡＣＭ）；其無機非金屬纖維或纖維增強復合材料（ＦＲＰ）或先進復合材料（ＡＣＭ）包括至少有下述一種材料，火成巖纖維、變質巖纖維、沉積巖纖維、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維；在Ｅ種結構中，其主體結構的復合纖維混凝土結構中包括有由金屬材料和非金屬纖維材料復合構成的增強材料，即金屬與非金屬纖維復合材料（１１）；金屬與非金屬纖維復合材料（１１）至少包括有下述其中一種形式，絲材、索材、筋材、管材；在Ｆ種結構中，其主體結構的柱、柱節點的箍筋（３）的“最小配筋率特征值λｖ”或者“體積配筋率ρｖ”大于《混凝土結構設計規范》ＧＢ５００１０－２００２或《建筑抗震設計規范》ＧＢ５００１０－２００２或《高層建筑結構技術設計規程》ＪＧＪ３－２００２規定值的１．２倍以上；在Ｇ種結構中，其主體結構的鋼結構、鋼管混凝土結構中包括有相變吸熱降溫防火系統，相變吸熱降溫防火系統包括有吸熱裝置（１３），其吸熱裝置（１３）包括有吸熱空腔（１３．１）和相變吸熱材料（１３．２），吸熱空腔（１３．１）與構件鋼材（１２）連接著，吸熱空腔（１３．１）內部設置有相變吸熱材料（１３．２）；在Ｈ種結構中，其主體結構的下部基礎中包括有空心樁基礎；空心樁基礎包括有空心樁身（６）、空心的樁腔（２７），空心樁基礎還包括至少有下述其中一種部件，樁尖（２０）、樁擴大底（２１）、輸漿管（１８）；樁尖（２０）包括有長度大于０．４米的超長注漿鋼樁尖（２２）；其空心樁基礎包括至少有下述其中一種結構：空心樁身（６）中有密封層（２４）的結構、樁腔（２７）中有密封體（８）的結構、樁擴大底（２１）中有密封體（８）的結構；在Ｊ種結構中，其主體結構的下部基礎或樁基礎中還包括有下述其中一種部件，薄剛筒（３０）、薄柔筒（３１）、滑動沖壓樁尖（２９）；薄剛筒（３０）或薄柔筒（３１）設置在下部基礎的外側表層或外側部，形成“套固基礎”；薄剛筒（３０）或薄柔筒（３１）的徑厚比在２００－１２００之間；在Ｋ種結構中，其主體結構還包括有后補套箍節點（１７）；在Ｌ種結構中，其主體結構還包括有后補填芯樁身（１９）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂懷民，呂屾，
申請(專利權)人：呂懷民，呂屾，
類型：發明
國別省市：44